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HBK 3DM-GX5-AHRS 高性能姿态参考传感器
详情说明

      美国 HBK(原Lord)MicroStrain 3DM-GX5-AHRS 高性能姿态参考传感器(通用封装),是目前最小、最轻的精密工业 AHRS3DM-GX5-AHRS具有完全校准和温度补偿的三轴加速度计、陀螺仪和磁力计,可在所有动态条件下实现测量质量的最佳组合。双板载处理器运行独特的自适应扩展卡尔曼滤波器 (EKF),可实现出色的动态姿态估计,使其成为各种应用的理想选择,包括平台稳定性、机器人技术以及车辆健康状况和使用情况监控。


      MicroStrain  Sensing  3DM‑GX5  系列高性能工业级惯性传感器提供广泛的三轴惯性测量、计算姿态和导航解决方案。在所有型号中,惯性测量单元  (IMU)  包括加速度和角速率的直接测量,并且在工作温度范围内进行完全温度补偿和校准。微机电系统  (MEMS)  技术的使用可实现高精度、小型、轻量的设备。


      SensorConnect  软件是一个用户友好的设备配置程序。也可以使用  MIP  Monitor(MicroStrain  Internet  协议)。这两个软件包都提供设备配置、实时数据监控和记录。另外,MIP  数据通信协议可用于开发自定义接口和轻松的  OEM  集成。


      一、3DM-GX5-AHRS 姿态参考传感器的产品亮点

         •三轴加速度计、陀螺仪、磁力计、温度传感器实现测量质量的最佳组合。

         •双板载处理器运行新的自适应扩展卡尔曼滤波器(EKF)可实现出色的动态姿态估计。


      二、3DM-GX5-AHRS 姿态参考传感器的特点和优点

(1)同类最佳的性能(2)传感器(3)操作(4)封装

• 偏差跟踪、误差估计、阈值标记和自适应噪声建模允许对每个应用中的条件进行微调。

• 加速度计噪声低至  20  ug/√Hz。

• 具有自适应功能的最小、最轻的工业  AHRS 卡尔曼滤波器可用。

• 高性能加速度计:

         •25 µg/√Hz(8g 选项);

         •80 µg/√Hz(20g 选项)。

• 超稳定陀螺仪:

         •8 dph 运行偏差(-40 至 +85°C);

         •偏移温度滞后 0.05°/s;

         •粗略 0.3°/√小时。

• 俯仰-横滚静态/动态精度 ±0.25°/0.4°。

• IMU采样率高达1000Hz;

• 自适应 EKF 输出速率高达 500Hz;

• 可独立配置的 IMU 和 EKF 输出;

• 前向兼容的 MIP 协议优化带宽;

• 用于配置、控制、显示和记录的SensorConnect软件。

• CNC阳极氧化铝;

• 精密对准功能;

• 高度紧凑且薄型:

         •36.0 毫米 x 36.6 毫米 x 11.1 毫米;

         •16.5克。

• USB 和 RS-232(高达 921600 BAUD)接口;

• –40 至 +85 °C 工作温度范围。


      三、3DM-GX5-AHRS 姿态参考传感器的应用领域

(1)移动机器人(2)天线和摄像头指向(3)测试与测量

• 低噪声、线性且稳定的 MEMS 陀螺仪和加速计可在转弯和颠簸期间实现卓越的航向精度。

• 自适应卡尔曼滤波器算法提供卓越的动态性能。

• 自动自校准和自动异常拒绝使带有磁力计的装置可靠且准确的航向参考。

• 完全校准和温度补偿的 IMU 在苛刻的环境中提供稳定的性能。

• 低噪声、低延迟、线性 MEMS 陀螺仪和加速度计可实现准确、稳定的姿态跟踪。

• 坚固的机加工铝工业包装可在高振动和冲击环境中提供可靠的性能。

• 适用于嵌入式应用的紧凑型 OEM 版本可降低成本而不损失精度。

• 完全校准和温度补偿的传感器在苛刻的环境中提供稳定的性能。

• 高度稳定、线性和低延迟的 MEM 加速度计和陀螺仪可提供高精度和可重复性。

• 坚固的机加工铝工业包装可在高振动和冲击环境中提供可靠的性能。

• 开源MSCL API 可以轻松集成到自定义软件应用程序中。


      四、3DM-GX5-AHRS 姿态参考传感器的技术规格

(1)通用规格
集成传感器:三轴加速计、三轴陀螺仪、三轴磁力计、压力高度计和温度传感器
数据输出:惯性测量单元 (IMU) 输出: 加速度、角速度、磁场、环境压力、Delta-θ、Delta-速度
计算输出

扩展卡尔曼滤波器 (EKF): 滤波器状态、时间戳、姿态估计值(欧拉角、四元数、方向矩阵)、线性和补偿加速度、偏差补偿角速度、压力高度、无重力线性加速度、陀螺仪和加速度计偏差、比例因子和不确定性、重力和磁场模型等。
互补滤波器(CF): 姿态估计(以欧拉 角、四元数、方位矩阵)稳定的姿态估计值,北向和上向矢量 向上矢量、GPS 相关时间戳


(2)惯性测量单元 (IMU) 传感器输出

加速计陀螺仪磁力计
测量范围:

±8 g (标准)

±2 g, ±4 g, ±20 g,

±40 g (可选)

300°/sec (标准)

±75, ±150, ±900 

(可选)

±8 Gauss
非线性度:±0.02 % fs±0.02% fs±0.3% fs
分辨率:0.02 mg (+/- 8 g) <0.003°/sec (300 dps) --
偏差不稳定性±0.04 mg 8°/hr --
初始偏置误差:±0.002 g ±0.04°/sec±0.003 Gauss
比例因子稳定性:0.03% ±0.05%±0.1%
噪声密度 :20 µg/√Hz (2 g)  0.005°/sec/√Hz (300°/sec)400 µGauss/√Hz
对准误差:±0.05° ±0.08°  ±0.05°
带宽:225 Hz 250 Hz--
温度偏移误差:0.06% (typ)  0.04% (typ)  --
随温度变化的增益误差 :0.03% (typ) 0.03% (typ)--
振动引起的噪声 :-- 0.072°/s RMS/g RMS --
振动整流误差 (VRE) :-- 0.001°/s/g2 RMS--
IMU 滤波:Digital sigma-delta ADC 采样频率为 1kHz 和 4kHz。4kHz 数据平均为 1kHz 标称采样率。按比例转换为 物理单位。用户可调的 IIR 滤波器可用于 1 千赫兹数据。以 1kHz 的频率计算锥形和弧形积分。
采样率:1 kHz4 kHz  100 Hz
IMU 数据输出率:1 Hz to 1 kHz


(3)压力高度计
高度范围:1260-260 mB (hPa) (-500 to 10,000m)
分辨率:0.01 hPa RMS采样率:25 Hz
相对精度:±0.1 mB,范围 800-1000mB @ T=25°C


(4)计算输出
姿态精度:EKF 输出:±0.25° RMS 滚转和俯仰、 ±0.8° RMS 航向(典型值) 
CF 输出:±0.5° RMS 滚转和俯仰、 ±1.5° RMS 航向(典型值)
姿态航向范围:360° 所有轴向姿态分辨率:< 0.01°
姿态重复性:0.2° (typ)计算更新率 :500 Hz
计算数据输出率:EKF 输出: 1 Hz to 500 Hz 
CF 输出: 1 Hz to 1000 Hz


(5)操作参数
通讯:USB 2.0(全速) 
RS232(9,600 bps 至 921,600 bps,默认为 115,200)
电源:+4 to + 36 V dc功耗:500 mW (typ)
工作温度:-40°C to +85°C机械冲击极限 :500g/1ms 绝对最大生存能力*。
MTBF:557,280 小时(Telcordia 方法,GM/35C)


(6)物理规格
尺寸:36.0 mm x 36.6 mm x 11.1mm重量:16.5 克
外壳材料:符合法规:CE、REACH、ROHS


(7)集成
连接器 :数据/电源: 微型-D9

软件:包括 SensorConnect 和 MIP Monitor 软件; 

兼容 Windows XP/Vista/7/8/10

数据通信协议 (DCP) :GX3、GX4、RQ1、GQ4、GX5 的协议兼容性 

CX5 和 CV5 产品系列的协议兼容性

软件开发工具包 (SDK):  MicroStrain 通信库(MSCL)开源 许可证包括完整的文档和示例代码。
*长期暴露在大于 2 倍满量程的环境中会导致永久性损坏。详见手册 详见手册


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